Verecestat (MK-8931，圖1)是默克公司的一種新型BACE1抑制劑。前期研究發現，BACE1酶可以催化淀粉樣前體蛋白(APP)分解為-淀粉樣蛋白，-淀粉樣蛋白是構成阿爾茨海默病患者腦內老年斑的主要物質。因此，BACE1酶被視為檢測阿爾茨海默病程度的重要指標之一，也是目前阿爾茨海默病免疫治療的關鍵靶點之一。Verubecestat曾是BACE1最重要的抑制劑，在臨床I期試驗中顯示可顯著降低患者腦脊液中-淀粉樣蛋白的含量，且具有良好的安全性，引起了業界的極大關注。

圖1 .一種BACE1抑制劑Verubecestat

然而，Verubecestat的臨床III期研究并沒有使患者出現明顯的癥狀改善，因此它在臨床III期研究中停止了(圖2)。即便如此，它的技術發展仍然有很大的價值，主要是因為：1。Verubecastat的開發并沒有完全停止，其他適應癥和衍生物的合成開發也在探索中；2.維魯貝司他的結構中有許多藥物分子所含的片段，其合成工藝對其他類似小分子藥物具有借鑒意義；3.其化學鍵的構建方法具有普適性，如C-N鍵和胍環的構建方法，對其他藥物分子的合成具有借鑒意義。

圖2取自湯姆森數據庫。

圖3顯示了Merck報道的BACE1抑制劑Verubecestat的千克合成過程。在該方法中，通過原料亞胺2和磺酰胺底物3的曼尼希型加成反應獲得手性中間體4。用水除去亞磺酰基，然后與酸成鹽得到中間體5，中間體5可與化合物6縮合得到中間體7；除去PMB保護基后，中間體7與BrCN形成胍產物9，最后在堿性條件下釋放出堿性目標產物Verubecestat。該工藝實現了維魯貝司他的千克合成，總收率61%。

三種BACE1抑制劑Verubecestat的合成過程

(默克工藝)

但該工藝仍有改進的空間，尤其是中間體7的合成，需要高溫(104)，會產生化合物10和6的水解產物11等雜質(圖4)，對收率和產物分離影響很大。因此，默沙東最近對維魯貝司他的合成公斤數，尤其是中間體7的合成工藝進行了優化和改進。

圖4中間體7的合成

在優化過程中，研究人員首先探索了反應試劑對水解雜質11的量的影響，發現催化劑CuI的量對水解雜質11的量影響很大，呈正相關。

圖5水解雜質11形成機理的探索

此外，研究人員還通過核磁共振(NMR)等分析方法系統研究了C-N鍵形成的偶聯反應，并根據反應結果提出了圖6所示的Cu離子螯合機理，指出水解雜質11的形成是通過螯合態D，而雜質11的形成是由于螯合態a的存在，從圖6可以看出酰胺底物6實際上與二胺配體形成了競爭機制。這里的問題是，如果底物6的當量太大，更多的水解雜質11將通過D產生；然而，如果二胺配體當量太大，將通過a產生更多的雜質10。然而，為了以高產率獲得目標產物7，需要更多的螯合巴泰，因此必須找到合適的當量比。

圖6銅離子的螯合機理

最后，根據上述結果和推測，研究人員首先用Cu和二胺配體預處理0.25當量的酰胺底物6，從而保證酰胺底物6和二胺配體的當量基本相同，從而可以形成更多的螯合物B。通過條件選擇，反應溫度成功降至100以下，收率保持在90%以上(圖7)。

圖7中間體7合成條件的優化

有人說：Verubecestat不是第一個進入阿爾茨海默病治療領域的BACE1抑制劑，但卻是第一個進入臨床III期的BACE1抑制劑；雖然臨床期受挫，但研究BACE1抑制劑意義重大。在這一領域，蔡威子公司的Elenbecestat、羅氏子公司的Gantenerumab和Crenezumab均已進入臨床開發后期。此外，Verubecestat的工藝開發有利于Verubecestat的后期開發，對類似分子合成工藝的開發有很大的借鑒意義。

參考資料：

1.湯姆森數據庫；

2.BACE1抑制劑Verubecestat (MK-8931)的下一代合成，2018；

3.銅催化C？Verubecestat合成中的n偶聯，2019。